【正文】 3） 工藝結構尺寸 換熱器的管束構成換熱器的傳熱面，管束中的管子尺寸和形狀都會對換熱器的傳熱效果有很大的影響。管子直徑大時，可用于介質(zhì)粘性大或較污濁的情況，以便于減小流體阻力和清洗[5]。 可依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù)Ns=根 （24）按單程管計算，所需的傳熱管長度為 （25）按單程管設計，傳熱管過長，宜采用多管程結構。平均溫差校正系數(shù) 按單殼程，二管程結構，查得：平均傳熱溫差：℃ ，同時殼程流體流量較大，故取單殼程合適。管子在管板上的標準排列形式有四種，即：正三角形、轉角正三角形、正方形和轉角正方形排列。 圖21 管子的基本排列方式本設計采用轉角正方形排列，這樣使得布管比較緊湊，傳熱系數(shù)較高，傳熱效果好。 即每程內(nèi)均按轉角正方形排列。管數(shù)的分成方法，每程各有傳熱管140根。為了提高換熱器殼程內(nèi)流體的流速，加強流體的湍流程度，延長流體流通的路徑，往往在殼體內(nèi)安裝折流板，以增加殼程流體對流傳熱系數(shù)，改善傳熱效果。本設計采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25%，則切去的圓缺高度為：h=400=100mm，故可取h=100mm；取折流板間距B=，則 B=400=200mm，可取B為200mm。管程流體進出口接管：取接管內(nèi)液體流速u2=，則接管內(nèi)徑為mm圓整后去管內(nèi)徑為125mm。k/w 管外側污垢熱阻：Ri= m2K)。 由于該換熱器用循環(huán)水冷卻，冬季操作時，循環(huán)水的進口溫度將會降低。另外，由于傳熱管內(nèi)側污垢熱阻較大，會使傳熱管壁溫升高，降低了殼體和傳熱管壁溫之差。計算中，應該按最不利的操作條件考慮，因此，取兩側污垢熱阻為零計算傳熱管壁溫。k ㎡殼體壁溫和傳熱管壁溫之差為：℃。由于換熱器殼程壓力不大，因此， 選用固定管板式換熱器較為適宜。 各主要結構和尺寸的計算結果見表21。 壓力容器法蘭從整體看有三種形式：甲型平焊法蘭；乙型平焊法蘭；長頸對焊法蘭。這種法蘭在上緊和工作時，均會作用給容器壁厚一定的附加彎矩，法蘭自身的剛度也很小，所以適用于壓力等級較低和筒體直徑較小的范圍內(nèi)。有了這個短節(jié)，既可增加整個法蘭的剛度，又可使容器器壁避免承受附加彎矩。長頸對焊法蘭是用根部增厚的頸取代了乙型平焊法蘭中的短節(jié)，從而有效的增大了法蘭的整體剛度，由于去掉了焊縫，所以也消除了可能發(fā)生的焊接變形及可能存在的焊接殘余應力。因此這種法蘭適用范圍最廣[8]。 表31 甲型平焊凹凸面法蘭尺寸名稱公稱直徑DNDD1D2D3D4d螺柱數(shù)量法蘭質(zhì)量/kg容器法蘭4005154804504404373018M1620凹面凸面圖31 甲型平焊法蘭（凹凸密封面） 管箱的作用是把管道中來的流體均勻分布到各傳熱管中和把管內(nèi)流體匯集在一起送出換熱器。管箱側或管箱頂部有介質(zhì)流體的出、入口接管。圖 32 管箱結構簡圖選用B型封頭管箱（見圖33），因換熱器直徑較小，且為二管程，管箱的最小長度：（1）按流通面積計算： （31）（2）按相鄰焊縫間距離計算： （32）管箱最小長度取兩者中的較大值，取，管箱內(nèi)分程隔板厚度取 10mm。依據(jù)所選用的管箱法蘭，管箱側法蘭的結構尺寸，確定固定端管板最大外徑為D=515mm，固定管板最大布管圓直徑：DL=Di2b3=400210=380mm。表32 管板尺寸DNDD1D2D3D4D5Cd2螺柱（栓）bfb質(zhì)量/kg規(guī)格數(shù)量40051548045039743740018M1620283842 圖34 管板結構簡圖常用折流板形式有弓形和圓盤圓環(huán)兩種，由于本次設計殼體直徑較大，宜采用多弓形折流板，～。折流板尺寸結構：外徑D===, 厚度取10mm，圓缺尺寸在排管圖上取。 后端折流板距管板的距離至少為300 mm 。圖35 折流板與管板間距換熱管選用Φ162，材料采用10號碳素鋼 。換熱管的中心距S=16mm，分程隔板槽兩側相鄰管的中心距為32mm；同時，由于換熱管管間需要進行機械清洗，故相鄰兩管間的凈空距離（Sd）不宜小于6mm。因為強度焊加工簡單、焊接結構強度高，抗拉脫力強，在高溫高壓下也能保證連接處的密封性能和抗拉脫能力。由于是多管程換熱器，故此處需要用到分程隔板。拉桿應盡量均勻布置在管束的外邊緣。拉桿直徑取 Φ12， 數(shù)量取4根。本臺換熱器定距管的布置可以參照部件圖。 表33 拉桿尺寸拉桿直徑d mm拉桿螺紋公稱直徑dn /mmLa mmLb管板上拉桿孔深Ld mm121215=5018圖36拉桿與定距管結構圖殼程接管位置[9]見圖37，其最小尺寸為： （36）取l1=220mm。按下式計算： （38）按接管常見高度取為250mm。圖39 防沖板安裝形式 接管法蘭選取 查HG/T 205921999[10]和HG/T 205922009[11]中表 ，選取接管法蘭為帶頸平焊鋼制管法蘭，選取各管口公稱直徑，查得各法蘭的尺寸。將查得的各參數(shù)[10]整理見表34。表35 接管墊片尺寸表管口名稱公稱直徑/mm內(nèi)徑D1/mm外徑D2/mm管程進料口125141175管程出料口125141175殼程進料口100115149殼程出料口100115149容器法蘭墊片400426473注：1：法蘭墊片標準為GB 3985，代號為XB350。3：。表36 螺栓及墊片尺寸表名稱公稱直徑/mm螺柱長/mm質(zhì)量/kg數(shù)量螺紋緊固件用平墊圈/ mm管程進口法蘭125751408M161730管程出口法蘭125751408M161730殼程進口法蘭100751408M161730殼程出口法蘭100751408M161730容器法蘭螺柱400L0=70C=4r=6d=30m= 鞍座選用及安裝位置確定 設備上的支座是支撐設備質(zhì)量和固定設備位置用的一種不可缺少的部件，支座的結構形式和尺寸往往決定于設備的形式、載荷情況及構造材料。目前常用的鞍式支座標準為JB/T47122007[13]。 按照JB/T47122007[13]標準，選擇鞍座的型號為：DN400、120176。表37 鞍座尺寸表公稱直徑mmDN400腹板mm8墊板mm160628底板mm380筋板mm96螺栓間距mm2601208鞍座質(zhì)量Kg138墊板mm弧長480每增加100mm高度增加的質(zhì)量Kg3鞍座的安裝結構見圖310和311；由于換熱管束長度L3000mm，所以選?。篖B=（~）L=9500=5700mm；并且。式中：取，且。圖310 鞍座安裝位置圖圖311 鞍式支座結構圖第四章 強度校核 筒體壁厚計算 由工藝設計給定設計溫度115 ℃, 設計壓力 , 選低合金結構鋼板 Q345卷制，材料115℃時，6～16mm時的[16]許用應力為，取焊縫系數(shù)Φ=1，腐蝕裕度C2=1mm，則：計算厚 (41)設計厚度 (42) 取C1=名義厚度 ，由于最小厚度的限制，??；有效厚度 （43）水壓試驗壓力 （44）所選材料的屈服應力 水壓試驗應力校核 （45）由于 （46）故水壓強度滿足要求。計算厚度 （47）設計厚度 （48）名義厚度 結合考慮開孔補強及結構需要?。挥行Ш穸? （49）壓力試驗在這種情況下一定滿足。 表41 封頭尺寸表公稱直徑DN（mm）曲面高度（mm）直邊高度（mm）碳鋼厚度δ（mm）內(nèi)表面積 A 容積 V 質(zhì)量mkg4001002580．20